不同密氮模式下高产玉米品种籽粒产量与氮素利用特性研究

臧贺藏，王言景，张 杰，冯 晓，胡 峰，赵 晴，李国强，郑国清

(1.河南省农业科学院 农业经济与信息研究所，河南 郑州 450002；2.郑州师范学院 初等教育学院，河南 郑州 450044)

不同密氮模式下高产玉米品种籽粒产量与氮素利用特性研究

臧贺藏1，王言景2，张 杰1，冯 晓1，胡 峰1，赵 晴1，李国强1，郑国清1

(1.河南省农业科学院 农业经济与信息研究所，河南 郑州 450002；2.郑州师范学院 初等教育学院，河南 郑州 450044)

为给玉米高产高效栽培提供科学依据，在大田试验条件下，选用郑单958和先玉335为材料，在每个品种下设置2个种植密度(6.75，8.25万株/hm2)和4个施氮水平(0，180，240，300 kg/hm2)，研究了种植密度和施氮水平下2个高产玉米品种籽粒产量和氮素吸收利用特性。结果表明：在相同密度水平下，2个玉米品种籽粒产量、氮素积累量和蛋白质产量均随施氮量增加总体呈现增加趋势，氮素利用效率则降低；在相同施氮水平下，2个玉米品种籽粒产量、氮素积累量和蛋白质产量均随密度的增加总体呈现增加趋势，氮素利用效率则降低。在不同密氮组合下，先玉335的籽粒产量、氮素积累量、蛋白质产量及氮素利用效率均高于郑单958。本研究条件下，2个玉米品种在密度为8.25万株/hm2，施氮量为240 kg/hm2组合下，均可以同步协调实现籽粒产量、蛋白质产量和氮素利用效率的协调统一。

玉米品种；种植密度；氮肥；氮素积累；籽粒产量；氮素利用效率

密度、氮肥和品种是影响夏玉米生长发育的重要因子，尤其在玉米高产、优质、高效调控中具有重要作用。在大田生产实践中，种植密度过大和施肥不当现象相当普遍，这不仅导致玉米群体过大，容易倒伏；而且过量施氮严重污染环境[1-3]。为此，在保证玉米高产栽培条件下，适当增加种植密度，减少氮肥投入，促进花后氮素生产，同步提高夏玉米籽粒产量、蛋白质产量以及氮素利用效率，是区域农业可持续发展亟待解决的迫切问题。在施氮量120～180 kg/hm2时，我国玉米产量平均为7.11 t/hm2，而氮肥利用效率平均为29.18%，远远低于美国[4]。有研究表明，当施氮量在171 kg/hm2以下时，玉米籽粒产量可达到14.80 t/hm2，氮肥利用效率则达64%[5-6]。为了构建合理的夏玉米群体结构，提高夏玉米氮肥利用效率，国内外学者围绕玉米干物质的积累、分配以及产量方面开展了大量的研究，具有代表性的研究包括施氮量[7-8]、品种[9-10]、密度[11]、密氮调控[12-13]、水氮调控[14]等。臧贺藏等[15]研究认为，施氮量为240 kg/hm2时，两玉米品种可获得较高的籽粒产量和氮素利用效率。朱永群等[16]研究表明，雅玉8号青贮玉米在90 000株/hm2密度和200 kg/hm2施氮量组合下，获得的产量和品质最佳。前人研究都是针对夏玉米籽粒产量和氮肥利用特性，而有关不同玉米品种在不同密、氮模式下系统性研究报道较少。因此，本研究分析比较了郑单958和先玉335在不同密氮模式下籽粒产量和氮肥利用特性，以期实现籽粒产量和氮素利用效率的同步提高。

1 材料和方法

1.1 试验地点

田间试验于2013年在河南省延津县农业科学研究所试验基地进行。供试土壤为潮土，0～20 cm土层有机质含量14.01 g/kg，全氮含量0.94 g/kg，碱解氮含量77.61 mg/kg，速效磷含量16.83 mg/kg，速效钾含量386.82 mg/kg；20～40 cm土层有机质含量10.08 g/kg，全氮含量0.70 g/kg，碱解氮含量46.60 mg/kg，速效磷含量11.48 mg/kg，速效钾含量290.91 mg/kg；40～60 cm土层有机质含量4.84 g/kg，全氮含量0.39 g/kg，碱解氮含量15.43 mg/kg，速效磷含量8.47 mg/kg，速效钾含量241.09 mg/kg。

1.2 试验设计

供试玉米品种为郑单958和先玉335，前茬为冬小麦。试验采用裂区设计，主区为品种，副区为种植密度和施氮量，种植密度设置6.75万株/hm2(D1)和8.25万株/hm2(D2)2个水平，施氮量设置0 kg/hm2(N0)、180 kg/hm2(N1)、240 kg/hm2(N2)和300 kg/hm2(N3)4个水平。氮肥于播前和拔节期分2次施入，除不施氮外，播前均施纯氮120 kg/hm2，P2O5138 kg/hm2，K2O 112.5 kg/hm2。小区面积为40 m2，重复4次，行距 60 cm。

1.3 测定项目及方法

生物量的测定：于玉米拔节期、大喇叭口期(V12)、开花期(R1)、花后15 d(15DAS)、花后35 d(35DAS)和成熟期(R6)选择有代表性样品3株，105 ℃下杀青30 min，80 ℃烘至恒重，称量并计算。花前生物量=开花期生物量-拔节期生物量，花后生物量=成熟期生物量-开花期生物量籽粒产量的测定：中间连续取4行进行测产，计算实际籽粒产量。

植株氮素含量的测定：采用全自动凯氏定氮仪测定。

籽粒蛋白质含量的测定：采用全自动凯氏定氮仪。

1.4 数据统计分析

试验数据采用SPSS 16.0进行统计分析，表格用Microsoft Excel 2007进行绘制。

2 结果与分析

2.1 不同密氮模式对玉米籽粒产量、生物量和收获指数的影响

两玉米品种籽粒产量、花前生物量、花后生物量及收获指数受密氮影响大都显著(表1)。在相同密度水平下，两玉米品种籽粒产量、花前生物量、花后生物量及收获指数均随施氮量的增加而增加，超过240 kg/hm2时则降低，而花后生物量持续增加。在相同施氮量水平下，除郑单958 N1水平的籽粒产量和N0水平的花前生物量外，两玉米品种籽粒产量、花前生物量、花后生物量及收获指数均随密度的增加而增加。从密度和施氮量比较而言，先玉335籽粒产量、花前生物量和花后生物量总体高于郑单958，而收获指数低于郑单958。

表1 不同密氮模式下玉米品种籽粒产量、生物量与收获指数变化

注：同一列中不同字母表示在5%水平上差异显著。表2同。

Note：Different letters within a column mean significant differences at 5%。The same as Tab.2.

A．郑单958 D1；B.先玉335 D1；C.郑单958 D2；D.先玉335 D2。

2.2 不同密氮模式对玉米氮素积累量的影响

随生育进程的递进，两玉米品种群体氮素积累量均以成熟期最高，且处理间存在明显差异(图1)。在相同密度水平下，两玉米品种氮素积累量均随施氮量的增加而增加，依次为N3>N2>N1>N0；在相同施氮水平下，两玉米品种氮素积累量均随密度的增加而增加，依次为D2>D1。从密度与施氮量组合来看，先玉335各处理氮素积累量均高于郑单958，说明先玉335花后氮素积累能力较强。由此表明，适当增加密度和适量氮肥能增加玉米氮素积累，进而增加产量。

2.3 不同密氮模式对玉米氮素利用特性和蛋白质产量的影响

从表2可以看出，在相同密度水平下，两玉米品种氮素利用效率和氮肥农学利用效率总体随施氮量增加而降低，氮肥生产效率和蛋白质产量总体表现为增加趋势；在相同施氮水平下，两玉米品种氮素利用效率和氮肥农学利用效率总体随密度的增加而降低，氮肥生产效率和蛋白质产量则总体表现为增加趋势。在不同密氮模式下，先玉335氮素利用效率、氮肥生产效率、氮肥农学利用效率和蛋白质产量高于郑单958。说明先玉335具有较强的氮素利用能力。

表2 不同密氮模式下玉米品种氮素利用特性

3 结论与讨论

种植密度和施氮水平是当前作物高产高效生产中的研究热点，而适宜种植密度和施氮量的确定是大田作物生产中的重点难点[17]。玉米花后物质生产能力高低决定最终产量的高低，而花后物质积累比例的增加可以提高籽粒产量[7]。有研究认为，以种植密度6.75万，7.5万株/hm2，施氮量375 kg/hm2的处理产量构成因素最为协调，获得了最高的籽粒产量[12]。本研究结果表明，在同一密度水平下，两玉米品种籽粒产量均随施氮量的增加而总体增加，超过240 kg/hm2时则不再增加。在同一施氮水平下，两玉米品种籽粒产量均随密度的增加而增加。在不同密氮组合下，先玉335籽粒产量总体高于郑单958。这与臧贺藏等[15]研究结果一致。本研究结果还证实，在密度为8.25万株/hm2，施氮量为240 kg/hm2时，郑单958和先玉335获得最高产量，分别为11 428.88，11 801.47 kg/hm2。这不仅证明了2个品种高产的统一性，而且说明这2个品种在适当密植条件下具有较高的产量性能。

不同密度、施氮量和品种对玉米氮素吸收利用特性产生一定影响。据报道，随施氮量的增加，氮素利用效率表现不明显，而施氮量达到187.5 kg/hm2后，氮素利用效率急剧下降[18]。有研究表明，当施氮量在180 kg/hm2时，可以满足玉米各器官对氮素的需求，进而实现高产高效[19]；适当增加种植密度和提高氮肥施用量，可以显著提高玉米氮肥利用特性[13]；在适量氮肥条件下，增加密度可以显著提高冬小麦群体氮素积累量，促进花后氮素的积累，进而提高产量[20]。本试验结果表明，在同一密度水平下，两玉米品种氮素积累量、蛋白质产量均随施氮量的增加总体呈现增加趋势，而氮素利用效率则降低。在同一施氮水平下，两玉米品种氮素积累量和蛋白质产量均随密度的增加而增加，而氮素利用效率则降低。在不同密氮组合下，先玉335氮素积累量、蛋白质产量及其氮素利用效率优于郑单958。本研究还证实，在密度为8.25万株/hm2，施氮量为240 kg/hm2时，郑单958和先玉335获得蛋白质产量分别为967.28，1 062.08 kg/hm2，氮素利用效率分别为53.51，55.50 kg/kg。说明适宜种植密度和施氮量可以按照玉米需肥特性供给所需的氮素营养，保证中后期氮素的供应，从而可以提高氮素利用特性。

本研究地区较合理的种植密度为8.25万株/hm2，施氮量为240 kg/hm2。适当增加种植密度和适氮投入可促进夏玉米花后氮素生产，实现籽粒产量、蛋白质产量和氮素利用效率的同步提高，稳定提高我国玉米综合生产能力。

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Grain Yield and Nitrogen Use Characteristics of High-yield Maize Cultivars under Different Density and Nitrogen Regimes

ZANG Hecang1，WANG Yanjing2，ZHANG Jie1，FENG Xiao1，HU Feng1，ZHAO Qing1，LI Guoqiang1，ZHENG Guoqing1

(1.Agricultural Economy & Information Research Institution，Henan Academy of Agricultural Sciences，Zhengzhou 450002，China；2.Elementary Education Department，Zhengzhou Normal University，Zhengzhou 450044，China)

Excessive nitrogen (N) fertilizer application and planting density，outdated fertilization techniques，and non-optimal planting patterns are current cultivation problems with summer maize among small holders in North China. The objective of this study was to study the effects of planting density and N fertilizer on yield，nitrogen use characteristics and protein yield of summer maize cultivars in North China. Under field experiment，using two high-yield maize cultivars，ZD 958 and XY 335. Planting density were 6.75×104and 8.25×104plants per hectare，and four nitrogen application rates were arranged with 0，180，240，300 kg/ha. The results showed that under the same planting density，with the increase of N application rate，grain yield，N accumulation and protein yield were overall showed a trend of increase in two maize cultivars，while N use efficiency were decreased. Under the same N level，with the increase of planting density，grain yield，N accumulation and protein yield were overall showed a trend of increase in two maize cultivars，while N use efficiency was decreased. Under different planting density and N fertilizer rate，grain yield，N accumulation，protein yield and N use efficiency of XY 335 was higher than that of ZD 958. These results indicated that planting density was 8.25×104plants per hectare，N application rate was 240 kg/ha，two maize varieties had higher grain yield，N efficiency and protein yield，to obtain coordination of high yield，protein yield and N use efficiency.

Maize cultivars； Planting density； Nitrogen fertilizer； Nitrogen accumulation； Grain yield； Nitrogen use efficiency

2017-03-16

河南省重大科技专项(121100110900)；河南省农业科学院自主创新专项基金项目(2017ZC59)；河南省科技攻关项目(162102210377)

臧贺藏(1983-)，女，河南驻马店人，助理研究员，博士，主要从事作物生理生态和农业信息技术研究。臧贺藏、王言景为同等贡献作者。

郑国清(1964-)，男，河南淅川人，研究员，博士，主要从事农业信息技术研究。

S143.1

A

1000-7091(2017)03-0196-05

10.7668/hbnxb.2017.03.030